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文献综述

单位代码01

学号100114049

分类号TP315

密级

文献综述

试题库管理系统的设计

院（系）名称

信息工程学院

专业名称

网络工程

学生姓名

王帅

指导教师

王宏勇

2014年2月21日

试题库管理系统的设计

摘要

随着信息技术的不断更新，传统的出题模式存在大量的弊端；手动出卷，任务重、工作量大、容易出错。

因此开发一款系统、科学、高效的通用试题库管理系统是十分有必要的。

本文分析了试题库管理系统的现状及发展特点，提出开放式系统结构的设计方法，对通用试题库管理系统的题库结构、数据存取、组卷算法、统计分析和题库优化等方面进行了讨论。

本文介绍了一个通用试题库管理系统的设计思想，详细阐述了设计目标、系统结构。

该系统由题库管理、试卷管理、生成试卷、用户管理、汇总统计等主模块组成，对每个子模块的功能作了详细描述，并阐述了试题库管理系统的核心技术。

关键词：

通用试题库管理系统，设计目标，系统结构，模块，组卷

1概述

考试是教学工作中必不可少也是极其重要的一个环节，同时也是检查学生学习情况的必要手段，但出卷却是一种繁重的脑力和体力劳动，不仅书写大量题目，而且还要随题画出图形，这种出题方式无形中增加了教师的工作量，而且试卷的标准化程度、难易程度、题量大小等各方面难以控制，难以形成标准、规范、高质量的试题库，给试题和试卷的管理带来很多问题和困难。

因此，迫切需要建立一款科学、高效、规范、便捷的通用型试题库管理系统，可以使教师从繁琐重复的出卷的工作中解脱出来，节约时间，提高工作效率，并能科学、全面地考核学生的学习情况，提高教学质量，另外也可以提高试卷的保密性和试卷的质量，为教学管理、测试、评估等提供多角度、多层次、多功能的服务。

而试题库就是“按照一定的教育测量理论，在计算机系统中实现的某个学科题目的集合”，它是严格遵循教育测量理论，在精确的数学模型基础上建立起来的教育测量工具。

随着试题库理论与实践的发展，涌现出众多的试题库管理系统，产生了巨大的经济效益与社会效益，试题库管理系统的性能也随之不断提高。

然而，目前的试题库管理系统仍存在一些普遍性的问题，如统计分析功能不足，缺乏开放性和适应性，重复性开发造成资源浪费等。

今后试题库管理系统的发展将会呈现出两种趋势：

一方面，通用型的试题库管理系统将愈加体现开放性和适应性的特征；另一方面，专用型的试题库管理系统将紧密结合专业特点和个别场合的具体要求，向特殊性能和功能细化方向发展。

本文对一个开放式通用试题库管理系统的设计思想和实现过程进行了讨论。

下面将从试题库管理系统的设计目标、系统结构、试卷生成的实现等几方面来阐述试题库管理系统的开发。

2试题库系统的设计

2.1设计目标

以下将从系统的功能目标、性能目标、安全性目标等几个方面讨论系统的基本设计目标：

（1）功能目标输入试题：

教师可输入试题；编辑试题：

教师可对已入库的试题进行编辑、修改和删除；查询试题：

可以多种方式搜索试题，如按题型、难题程度、章节、关键字等方式搜索试题再进行相应的操作；多题型选择：

试题入库时可选择多种题型，如填空、选择、判断、简答、计算、综合等多种题型。

多选题方式：

组卷具有多种选题方式，如：

按题型选题、按难易程度选题、按章节选题、随机选题、手动选题等最大程度上满足用户的需求。

多组卷方式：

组卷方式灵活多样，如：

抽取现有成套试卷、自动组卷、手动组卷等多种组卷方式满足不同用户的需要，最大限度地发挥计算机处理的智能性；生成答案：

组卷完成后自动生成该套试卷的标准答案；生成试卷：

在外观设置上不仅可以按照特定模板生成试卷，也可以手动设置试卷的格式，并可以对已经生成的试卷进一步的预览、编辑直到满足用户的要求，最后存档.

试题库管理系统由系统管理、试题库管理、试卷管理、自动阅卷、统计分析和帮助等功能模块组成。

试题库的维护包括对试题的增加、删除和修改，以及对库中各类表的操作。

试卷管理包括组卷和试卷的调用、编辑。

组卷分为三种方式，即自动组卷、手动组卷。

统计分析包括整体分析和项目分析，分析结果将反馈到试题库中，用于试题的优化。

一方面各门学科都在发展变化，各科的试题库应不断更新，要删除、修改和添加试题；另一方面，考生水平也在不断变化，试题属性以及所考核的能力层次也应有所变化。

因此，试题库必须是动态的。

动态性是开放式试题库系统的重要特征。

（2）性能目标：

1）界面友好清晰、操作方便、易学易用；

2）菜单操作，便于用户选择操作、而且操作方便；

3）良好的人机交互功能，输入简单、快捷；

4）对数据的安全有相应的保护措施；

5）具有较强的易维护性、可扩充性和可移植性；

6）具备一定的开放性，如增加新科目、新题型等；

（3）安全目标

1）不同使用者，设置不同的操作权限，用户需要输入用户名和密码才可使用本系统；

2）在考试开始之前，保证试题不会泄露；

3）组卷完成后，保证试题答案的正确性，考试前保证标准答案的安全性；

2.2系统结构

题库中的基本表包括试题表、试题信息表、试卷信息表以及成绩统计表等。

试题库一经建立，就会自动生成一个以11命名的试题表和一个以110命名的试题信息表，前者用来存放试题属性，后者用来存放知识点以方便试题的录入和修改。

11中包含的试题属性字段有：

题号、章节、知识点、难度、区分度、题型、题文、答文、建议分数、上次使用时间、参统人数等。

其中，题号是试题的标识符，具有唯一性；难度和区分度定义为单精度类型，保留两位有效数字；上次使用时间用来控制试题的曝光度，如果试题在规定的日期范围以内被使用过，本次组卷就不再使用；参统人数记录已参加该题统计的总人数，用于确定分析反馈对试题属性修改的权值。

为了便于生成试卷和阅卷，将选择题的各选项和填空题的多个答案分开存放在不同的字段中。

在题库中有了一定量的题目后就可以进行组卷工作。

试卷由用户根据具体情况自行命名。

生成试卷的同时，系统会自动生成一个试卷信息表，表的名称与试卷名称相同。

试卷信息表包括：

（库）题号、大题（号）、题型、小题（号）、题文、答文、分数和配卷时间等字段。

该表将用于上机考试和自动阅卷。

系统采用结构化程序思想，通过功能模块实现系统的功能。

本系统主要由题库管理、试卷管理、生成试卷、统计汇总、打印、用户管理、帮助等八个子模块构成，每个子模块完成一项具体的功能，在开发过程中采用自顶向下，逐步求精的程序设计方法，系统结构如图2.1所示

图2.1系统结构图

本次毕业设计通用试题库管理系统的设计与实现主要包括管理员登录模块、教师登录模块、学生登录模块。

登陆者通过自己的用户名和密码来进行对属于自己范围内的权限来进行一些基本的操作。

其能够实现的主要功能如下：

1.系统设置：

它是为以后的工作做准备的。

如密码管理，可以更新用户和使用不同的用户拥有不同的操作权限；数据备份和数据恢复，是来进行数据转移的，因为考虑到一些试题已经过时，所以用户利用不同的权限可以来对试题进行添加或删除操作。

2.试题管理模块：

它包括题库的各种管理，便于系统维护员维护本系统的数据。

可以实现以下功能可以对题库进行浏览，可以浏览各个科目下各个题型的所有题目，并可以修改其中的某些信息；可以添加新的题型，新的题目；知识点维护，此项功能是本系统的特点之一，可以更新和查询知识点，所以在抽题组卷时就可以通过算法来避免出现相同章节相同知识点的两道以上的题目的现象；新增和删除题型，可以在任意课程下新增和删除某种题型。

3.试卷信息管理模块：

它包括两部分：

手动组卷和自动组卷。

手动组卷：

由用户完全手动的从相应的库中抽取试题来组成试卷。

自动组卷：

用户在选择好科目、题型并填好出卷要求后，有计算机通过算法自动的从相应的库中抽取试题来组成试卷。

4.个人信息管理模块：

在个人信息管理模块各个用户通过登录该系统可以对自己的用户名和密码进行修改，但是不可以删除自己的用户名。

2.3.系统E-R图

根据用户描述和需求分析对数据库进行概念设计，即数据建模。

以E-R图反映系统各实体之间的关系，为数据库逻辑设计奠定基础，系统E-R图如图2.2所示

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图2.2系统E-R图

由于课程管理员和试题管理员的权限都是有系统管理员授予，所以视同管理员与课程管理员（教师）、试题管理员间都是一对一的关系：

那么就有试题库与试题之间存在一对多的关系；试题管理员与试题之间存在一对多的关系；试题与试卷试题时间存在对对多的关系。

E-R模型主要由实体、实体属性、试题关系组成，图中各实体的主要属性如下：

系统管理员、课程管理员（教师）试题管理员：

用户ID、用户账号、用户密码、用户姓名、用户权限，课程号；

试题库：

课程标识、课程名称；

试题：

试题标识、试题内容、试题数、试题难度、试题答案、试题题型；

试卷：

试卷标识、试卷名称、试题内容、试题类型、试题难易度、试题答案。

3系统实现

3.1数据库的连接

SQLServer2008是一个大型的关系数据库管理系统，他有许多的特点，例如丰富的图形化管理工具，使用方便可伸缩性好，维护简单可用性强，动态自动管理和优化、集成度高、夸平台运行，还能为大型WEB站点和企业数据提供更加安全可靠的数据存储。

基于网络的信息管理系统在开发过程中用来访问SQLServer2008数据库的方法大致有两种，由开发人员根据系统实际需要来进行选择利用。

一种是利用ADO.NET的类对象，通过某一控件或机制实现SQLServer数据库的连接和操作，确保用户完成数据库的访问。

这种方法是通过SqlDataSource数据源控件来实现SQLServer数据库的访问操作。

SqlDataSource是基于ADO.NET构建的，会使用ADO.NET中的Dataset、Datareader和Command对象，其ConnectionString属性常用于获取和设置ADO.NET特定提供的字符串来连接数据库。

但SqlDataSource类并不仅仅是SQLServer数据库特有的，它与任何一个用于管理关系数据的ADO.NET程序都能进行连接，比如OLEDB、ODBC等数据源。

这种访问数据库的实现方法与第一种完全相反。

由于第一种方式在系统开发过程中便于修改编辑，灵活性较强，所以采用第一种方法来实现ASP.NET对SQLServer2008数据库的访问连接

3.2数据库用户信息表

系统管理用户、课程管理用户（教师）和试题管理用户为系统三种不同的角色用户，各个用户有不同的用户权限。

系统管理员拥有系统管理和维护的最大权限，但通常只进行用户管理、执行SQL数据操作、编辑课程信息，由于这些操作具有一定的安全性和规范性，所以统一由系统管理用户实现管理和维护最为妥当。

课程管理用户则负责试题和试卷的设置，如试题的知识点、试题的题型、试卷的组卷结构、题量和分值分布等。

试题管理用户则可以在教师用户的基础上完成一次模拟考试。

根据以上数据库管理系统的设计，此次设计主要设计了以下的数据表：

学生信息表、后台教师信息表、管理员信息表、学生成绩表、课程信息表、试题信息表。

3.2生成试卷的实现

生成试卷模块是该系统的核心模块，组卷问题实质是从整个题库中选择出满足所有组卷要求的一个试题子集，有了高质量的试题以及结构合理的题库，还必须有正确的选题组卷策略、优良的成卷算法才能成功得到质量好的试卷。

本系统了提供了两种组卷方式，即自动组卷、手动试卷。

抽取现有试卷可以从试卷库中抽取现有试卷，速度快，效率高，但要求试卷库中具有一定的试卷积累；计算机自动组卷，根据用户提供的参数要求随机从试题库中选取试题，生成试卷，这是试题库系统普遍使用的方法，这种方法要求控制试题库的参数比较集中，对试卷的适用等级范围限制较大；手动组卷方式用户选题灵活，但速度慢，当试题库题量大时，工作量大，这种方式非常不合适。

本次毕设的设计采用了随机算法来实现智能组卷，随机算法的介绍如下。

随机算法是一种最常用的组卷算法，它是以计算机提供的随机函数生成的一个随机量，结合组卷状态空间的约束条件，在试题库内不断随机抽取符合约束条件的试题，并将试题存放到试卷中，这个随机抽取试题的过程不断重复直到组卷成功，或再也无法从试题库中抽取符合约束条件的试题为止。

利用随机算法随机组卷是要使用随机函数在指定范围内生成一个随机数，然后再以随机数为目标在试题库进行抽取。

具体实现时，可以利用一个有限的线性表来描述试题抽取生成试卷的过程，线性表的长度是用户命题的设置的试题总量，线性表中的元组为被抽取试题的状态长度，状态类型由试题的相关属性组成，如试题类型、试题难度等参数，当确定了组卷方案后，在试题库中抽取与状态类型相对应的试题来组成试卷。

算法的实现步骤为：

1.新建两个数组Z（M）、U（N）。

Z（M）的值表示在M状态下试题库中的试题的总量。

U（N）数组内所有的状态集合组成了线性表List：

2.如果U（N）的值超过了Z（M）的值，那么算法直接结束。

如果U（N）的值不大于Z（M）的值，则产生一个随机整数S1，S1=int（rand（-1）*Z（M）），其值小于Z（M）。

读取数据库中S1记录，并将该记录进行选取标志标识，在下一轮抽取试题时，凡是标识了选取标志的试题不在列为抽取对象。

3.如果U（N）不等于0.那么U（N）的值递减，即U（N）=U（N）-1，然后重复步骤2中的抽取过程：

4.如果抽取试题的数量无法满足List表的需求，那么转向步骤1，如果满足List的需求，则组卷成功：

5.算法结束。

3结语

本文讨论了一个试题库管理系统的设计思路和实现过程。

该系统采用ADO技术实现对数据库的访问，具有通用性和开放性的特征。

通过对计算机基础、操作系统等课程的试题库进行测试，已基本达到要求。

在对图像处理和试题库优化方面还有待进一步完善。

系统开发目的是帮助教学单位实现考务工作的规范化，自动化，减轻教师出卷的工作量，为学校的信息化建设提供一个实用的信息管理平台。

同时能够实现一个开放式的通用试题库管理系统，可以建立和维护试题库，按不同的要求进行组卷，具有自动阅卷和统计分析功能，并能根据分析的结果对试题库进行优化。

本系统可应用于各级各类学校和各种教学机构，但是这个系统也存在一些问题，有待改进。

因此，从技术与方便的角度分析，通用试题库系统将会更加方便的应用于学校或者国家级考试的运用行列之中，通用试题库系统的方便、快捷、节约时间的特性也将会越来越实用。

参考文献

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